量子フィードバック

量子フィードバックまたは量子フィードバック制御は、量子系を準備および操作するための手法の一種であり、系の量子状態または軌跡を用いて、系を望ましい結果に向けて進化させます。古典的な場合と同様に、フィードバックは、系からの出力がダイナミクスを制御する入力として使用される場合に発生します（例えば、系のハミルトニアンを制御することによって）。フィードバック信号は通常、古典的な方法でフィルタリングまたは処理され、これはしばしば測定に基づくフィードバックと呼ばれます。しかし、量子フィードバックは、信号が処理される際に（ユニタリー進化を介して）出力の量子コヒーレンスを維持する可能性も可能にします。これは古典的な類似物がありません。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

プロセスのすべての出力がそのプロセスへの因果的な入力として利用できるフィードバックループ

測定に基づくフィードバック

閉ループ量子制御では、フィードバックは完全に動的になる場合があります（つまり、プラントとコントローラが単一の動的システムを形成し、コントローラは直接的な相互作用を通じて互いに影響を与えます）。これはコヒーレント制御と呼ばれます。あるいは、コントローラがプラントの測定によってプラントに関する情報を得る限り、フィードバックは完全に情報理論的になる場合があります。これは測定に基づく制御です

コヒーレントフィードバック

量子状態が測定され（崩壊を引き起こし）、制御が古典的な測定結果に条件付けられる測定ベースのフィードバックとは異なり、コヒーレントフィードバックは完全な量子状態を維持し、完全な量子デバイスを使用して、状態に対して決定論的かつ非破壊的な操作を実行します

一例としては、光子（量子状態）を反射して放射源に戻す鏡が挙げられる。^{[ 4 ]}

注記

1. ロイド、セス（2000年7月14日）「コヒーレント量子フィードバック」Physical Review A. 62 ( 2) 022108.書誌コード：2000PhRvA..62b2108L . doi：10.1103/PhysRevA.62.022108
2. ネルソン, リチャード・J.; ワインスタイン, ヤコブ; コリー, デイビッド; ロイド, セス (2000年10月2日). 「完全にコヒーレントな量子フィードバックの実験的実証」.フィジカル・レビュー・レターズ. 85 (14): 3045– 3048.書誌コード: 2000PhRvL..85.3045N . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.3045 . PMID 11005999 . 
3. E. Gough, John (2013). 「量子制御と情報処理」(PDF) .量子情報処理. 12 (量子制御と情報処理): 1397–1415 . Bibcode : 2013QuIP...12.1397G . doi : 10.1007/s11128-012-0491-7 . S2CID 254984160 . 
4. Pichler, Hannes; Choi, Soonwon; Zoller, Peter; Lukin, Mikhail D. (2017年10月10日). 「時間遅延フィードバックによる普遍的な光子量子計算」 . PNAS . 114 (43): 11362– 11367. Bibcode : 2017PNAS..11411362P . doi : 10.1073 / pnas.1711003114 . PMC 5664532. PMID 29073057 .  

参考文献

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